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1. Identificación y Gestión de Riesgos Geologicos
Parte 1 – Factores desencadenantes y prácticas de gestión de los riesgos geológicos de la
región de Arequipa
Informe al Consejo Universitario Noviembre del 2020
Autores: P. Santi P. Meza · P. Colque
Factores desencadenantes y prácticas de gestión de los riesgos geológicos de la región de
Arequipa
(en inglés: Triggers and Management Practices for Geologic Hazards in the Arequipa
Region)
Introducción
La región de Arequipa es vulnerable a un conjunto muy singular de riesgos geológicos, que
dependen de la geología, el clima, el entorno tectónico y las condiciones de los asentamientos
poblacionales y las industrias locales. Hay minas activas en esta zona, tanto a gran escala como
artesanales y de pequeña escala (MAPE), que pueden potencialmente repercutir en los niveles de
peligro y exposición (consulte el informe complementario a este informe, titulado “Influence of
Mines on Geologic Hazards in the Arequipa Region (Influencia de las minas en los riesgos
geológicos de la región de Arequipa)”, para obtener un análisis de los impactos específicos. Se
han elaborado mapas de riesgos geológicos para seis comunidades de la región, los cuales
ofrecen una sinopsis de las condiciones actuales en cada lugar. Sin embargo, la gestión de esos
peligros exige comprender las causas de cada uno de ellos, también conocidas como “factores
desencadenantes”.; una vez identificados, es posible optimizar las prácticas de gestión y
mitigación para reducir tanto los niveles de peligro como las posibles consecuencias, en caso de
que estos peligros se activen.
Por lo tanto, el presente informe tiene un doble propósito. En primer lugar, analizaremos los
factores desencadenantes de los peligros de origen natural (lluvias, erosión, movimientos
sísmicos, etc.) y los de origen humano (irrigación, construcción de infraestructuras, uso de las
tierras, cambios en la cubierta terrestre, etc.) para cada una de los siete peligros evaluados. A
continuación, identificaremos las prácticas eficaces de planificación y mitigación, adaptaremos
estas prácticas a una serie de escenarios probables (y observados) tanto para la minería a gran
escala como para las MAPE, desarrollaremos estrategias para fomentar la adopción y su
implementación, e integraremos las percepciones y susceptibilidad de las comunidades en cuanto
a los peligros y la necesidad de mitigarlos.
Parte del texto del presente informe se ha tomado del documento “Geologic Hazards of the
Ocoña River Valley and the Influence of Small-Scale Mining Activity (Peligros geológicos en el
valle del río Ocoña y la influencia de la actividad minera de pequeña escala)”, que se ha
presentado para su publicación en la revista Natural Hazards. Por lo tanto, este informe está
destinado únicamente al uso de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa (UNSA) y
su facultad, ya que los derechos de publicación y distribución externas serán cedidos a la revista.
2. Área de estudio
La región de Arequipa se extiende desde los Andes en el este hasta la costa del Pacífico en el
oeste, con una enorme gama de tipos de rocas, procesos geológicos y características estructurales
geológicas. A los efectos de esta evaluación, nos concentraremos en las comunidades del valle
del Río Ocoña (Secocha, San Juan de Chorunga y Alto Molino), dos comunidades en el valle del
río Chili (Congata y Uchumaho/Huayco) y una en el valle del río Siguas (la porción de Pedregal
cerca del valle del río) (figura 1). En la geología en estas áreas dominan las tobas volcánicas, y
en ella predominan la arena y la grava de los sedimentos del valle. El clima es árido, y existe
poca vegetación natural fuera de los valles de los ríos.
Figura 1. Ubicación de los sitios de estudio. Alto Molino, Secocha y San Juan de Chorunga están en el valle del río
Ocoña, Majes Siguas está en el valle del río Siguas y Congata y Uchumayo (Huayco) están en el valle del río Chili.
Peligros geológicos para las pequeñas comunidades de la región de Arequipa
Aunque los peligros específicos a los que se enfrenta una comunidad dependen de muchos
factores, son varios los tipos principales que experimenta la mayoría de las comunidades, los
cuales se enumeran en la tabla que figura a continuación. Tenga en cuenta que no se evalúan
varios de los peligros relacionados con los terremotos, tales como fuertes temblores de tierra,
ruptura de fallas y la subsidencia sísmica, entre otros. Los peligros costeros no están presenten
en las comunidades evaluadas. También cabe la posibilidad de que haya otros peligros menos
distribuidos que no se incluyan, como los suelos expansivos, la canalización de los suelos
erosivos y la subsidencia.
Análisis de los factores desencadenantes de los peligros geológicos
Sitios de estudio
3. Basándonos en la Tabla 1, junto con nuestras propias observaciones en campo y durante el
levantamiento de los mapas de los peligros, incluimos un resumen de los posibles factores
desencadenantes de los peligros evaluados en la región de Arequipa (tabla 2). Tenga en cuenta
que la incidencia de estas actividades no siempre desencadena un peligro geológico y, a la
inversa, los peligros pueden ser desencadenados por eventos no mencionados en la lista.
Tabla 1. Principales peligros geológicos en la región de Arequipa
Descripción Cómo se reconoce Peligro
Deslizamiento de tierra: el
suelo pendiente se desliza
cuesta abajo debido a la
gravedad. Con frecuencia
se produce en suelos
arcillosos o en lechos de
roca débiles.
Grietas en la cabeza de la ladera,
terreno abultado y amontonado en
el pie de talud, crestas laterales y
grietas, lagunas de hundimiento y
más vegetación en el
deslizamiento de tierra, árboles y
estructuras inclinadas.
El movimiento puede fracturar carreteras,
casas y edificios. Si el movimiento es
rápido, los deslizamientos de tierra pueden
arrastrar a las personas y los edificios.
Flujo de detritos: flujos
húmedos y fangosos que se
desplazan por los valles y
se extienden por las bocas
de los cañones.
Normalmente acarrea
cantos rodados y otros
detritos y se desplaza a
altas velocidades.
Se producen en los cañones
laterales que conducen a los
principales cañones del río, se
crean abanicos con muchos cantos
rodados en la boca del cañón
lateral y a menudo tienen diques
ricos en cantos rodados que
flanquean el canal de transporte.
Los flujos de detritos arrasan con todo lo
que se encuentre a su paso y arrastran y
matan a personas y animales. Al
producirse y moverse con rapidez, a
menudo sorprenden a las comunidades que
se encuentran río abajo.
Suelos colapsables:
algunos suelos en climas
áridos, como los que se
encuentran en depósitos en
forma de abanico en las
bocas de los cañones,
pueden sufrir subsidencia o
colapsar muchos
centímetros cuando se
saturan.
Ocurre en suelos ricos en cieno en
abanicos aluviales o de detritos y
a veces en depósitos de grano fino
arrastrados por el viento. La
superficie del suelo muestra
grietas, especialmente donde el
agua satura el suelo, como debajo
de los aleros de las edificaciones.
Provoca el agrietamiento de la edificación
y la ruptura de los sistemas subterráneos de
servicios o tuberías. Crea dolinas en la
superficie del suelo.
Inundación: las lluvias
fuertes o la nieve derretida
aguas arriba elevan el nivel
de los ríos, hasta el punto
de constituir un peligro
para los pueblos, carreteras
y operaciones económicas
cercanas, como las granjas.
Los valles con grandes afluentes
son propensos a las inundaciones
y los grandes cantos rodados
presentes en el lecho de los
torrentes o en las orillas son
indicio de grandes crecidas
ocurridas en el pasado. El suelo
circundante puede contener capas
de sedimentos geológicos
aluviales de grano fino, lo que a
Puede producirse repentinamente y alcanza
velocidades altas y peligrosas. El caudal
de los ríos puede aumentar y arruinar las
cosechas en las zonas aledañas, o bien
interrumpir el transporte o las operaciones
mineras.
4. menudo redunda en suelos
fértiles.
Licuefacción: las capas
someras y saturadas
pueden asentarse durante
un terremoto, con lo cual
agrietan y ocasionan daños
a cualquier cosa construida
sobre ellas.
Puede producirse en lechos de
torrentes o bajo terrazas fluviales
poco profundas, generalmente
donde el agua subterránea se
encuentra a menos de 15 m de la
superficie. Las capas de arena
menos densas y geológicamente
jóvenes son las más susceptibles.
La licuefacción reciente tiende a
presentar pequeños volcanes de
arena en la superficie,
generalmente de <1 m de altura y
1-4 m de diámetro.
Los edificios y las carreteras pudieran
sufrir graves grietas y la arena pudiera
hervir en la superficie, con lo que se
crearían acumulaciones de material que
bloquearían las carreteras.
Caidas de rocas: rocas de
asiento fracturadas,
procedentes de pendientes
empinadas que corren
cuesta abajo debido a la
gravedad.
Las zonas de desplome de rocas
pueden identificarse por la
acumulación de bloques en la
base de una pendiente, o dentro
de canalones en los flancos de un
cerro. Las fuentes potenciales
suelen ser bloques de roca
fracturados y sueltos por encima
de pendientes pronunciadas.
El desplome de rocas se desplaza
rápidamente y aplasta cualquier cosa que
se encuentre por debajo. Los
deslizamientos de rocas pueden producirse
cuando grandes masas de roca se deslizan
por la ladera, las cuales pueden enterrar
por completo estructuras o carreteras.
Aunque los caidas de rocas suelen
producirse durante terremotos o lluvias
torrenciales, también pueden ocurrir en
cualquier momento y son impredecibles.
Erosión: el suelo se socava
y desploma cuesta abajo
durante las lluvias.
El suelo sin vegetación o de
vegetación escasa en terrenos
escarpados es susceptible a la
erosión, al igual que las zonas en
las que se ha alterado la estructura
del suelo o la vegetación.
El suelo erosionado puede cubrir las
carreteras y perturbar las actividades
económicas. La pérdida del suelo también
puede aumentar la propensión a los caidas
de rocas. El suelo puede obstruir el
drenaje y causar que la escorrentía de agua
se desborde e inunde otras áreas.
Tabla 2. Factores desencadenantes previsibles de los peligros geológicos en la región de Arequipa
Peligro Factores desencadenantes naturales
potenciales
Factores desencadenantes humanos
potenciales
Deslizamiento
de tierra
Lluvias: las lluvias abundantes o el aumento a
largo plazo de la capa freática o de los acuíferos
aislados pueden reducir la estabilidad. Por esta
razón, los deslizamientos de tierra a menudo se
desplazan inmediatamente después de grandes
precipitaciones o después de largos períodos de
humedad.
Erosión de la zona de pie de talud: el
socavamiento de la base del deslizamiento de
tierra por los torrentes de agua (tal como ocurre
Colocación de cargas en la cabecera o
socavamiento del pie de talud: las
construcciones en la parte superior de una
zona de deslizamiento pueden provocar
inestabilidad, aunque el peso añadido debe
ser significativo en comparación con la
masa total del deslizamiento masivo. La
remoción del pie de talud, como en el caso
de los desmontes para carreteras, también
puede provocar un deslizamiento.
5. en el río Siguas por debajo del deslizamiento de
tierra de Zarzal en Majes) reduce la estabilidad.
Intemperie: los materiales dentro del
deslizamiento de tierra pueden perder fuerza con
el tiempo, lo que provoca inestabilidad. Esto es
muy frecuente en los materiales rocosos débiles,
como es el caso de las capas de Majes.
Terremotos: los fuertes movimientos sísmicos
causan un aumento de los esfuerzos de
aceleración horizontal y vertical, así como un
aumento temporal de la presión del agua de
poros, lo que puede reducir la estabilidad hasta el
punto de ruptura, con el consiguiente
desplazamiento de material por la pendiente.
Adición de agua: A menudo en forma de
agua de drenaje de tormentas, dirigida a un
terreno marginalmente estable, o de
irrigación sobre un terreno similar. Esto se
observa en Majes, aunque las fuentes de
agua a largo plazo pueden ser el riego, el
agua para procesos proveniente del
estanque de la planta lechera de La Gloria,
o ambos.
Flujo de
detritos
Precipitaciones atmosféricas: alta pluviosidad o
lluvias torrenciales, especialmente en terrenos ya
saturados, que pueden movilizar sedimentos o
licuar las zonas de deslizamiento de tierra para
convertirlos en flujos de detritos.
Acumulación de materiales de origen: los canales
que están obstruidos con sedimentos acumulados
con el tiempo son más susceptibles a los flujos de
detritos que los canales que contienen pocos
sedimentos o tienen muchas porciones de terreno
con rocas de asiento expuestas.
Incendios forestales: la quema de vegetación
reduce la estabilidad de los suelos poco
profundos para contrarrestar la erosión y aumenta
la escorrentía de agua durante las tormentas de
lluvia, lo que incrementa la probabilidad y el
tamaño de los flujos de detritos.
Remoción de la vegetación: las actividades
como la minería, la construcción o la
remoción de materiales de las laderas para
otros usos pueden aumentar las
posibilidades de que los suelos poco
profundos se erosionen y que aumente la
escorrentía durante las lluvias y el potencial
de flujo de detritos.
Acumulación de agua de drenaje o de
escorrentía: la reorientación de las aguas
pluviales debido a las construcciones
urbanas o industriales puede aumentar el
potencial de generación de flujo de detritos.
Suelos
colapsables
Terremoto: los temblores de tierra pueden
perturbar la delicada estabilidad de estos suelos,
lo cual provoca densificación y subsidencia.
Inundación o saturación: con la saturación
completa de los materiales por efecto de las
inundaciones, la elevación del nivel freático o la
formación de capas freáticas aisladas, se
disuelven los materiales aglutinantes y, en
consecuencia, se produce el colapso del suelo.
Acumulación de agua de drenaje o de
escorrentía: el agua de tormenta
redireccionada por las construcciones
urbanas o industriales puede saturar los
suelos y provocar su colapso.
Normalmente se produce en la salida de los
canalones de los tejados, debajo de los
aleros de los tejados, a lo largo de las zanjas
de drenaje y otros elementos de transporte
de agua sin revestimiento y en las zonas de
cultivos irrigados.
Inundaciones Nieve derretida o niveles elevados de
pluviosidad: este evento, que suele ser anual en el
caso de la nieve derretida, e irregular en el caso
de las precipitaciones, da lugar a elevados niveles
de escorrentía y caudales. Son más significativas
en llanuras aluviales inundables activas y en las
terrazas más bajas.
Desplazamiento de los canales fluviales activos:
los canales fluviales entrelazados de la región se
Redireccionamiento de la precipitación
natural: los diques o bermas construidos
para encauzar el caudal de los ríos pueden
transformar la zona inundada y provocar
caudales en zonas imprevistas.
Descarte del agua bombeada: el agua de los
procesos industriales o el agua bombeada
desde obras subterráneas como las minas
6. llenan de sedimentos y a menudo cambian su
curso para formar nuevos canales. Las áreas que
no experimentaban caudales de agua en el pasado
pueden volverse repentinamente vulnerables.
Son más significativas en las amplias zonas de
las llanuras aluviales.
Formación de represas por deslizamientos: el
movimiento de deslizamiento de tierra puede
bloquear el valle en el que se encuentra el cauce
de un río y crear lagos de inundación temporales
detrás de la represa.
puede aumentar los niveles de agua en los
cursos de agua en los que se vierte.
Modificación de la llanura aluvial: el
movimiento de materiales naturales, como
los sedimentos aluviales, dentro de una
llanura aluvial puede cambiar los patrones
de inundación y las áreas sujetas a
inundación.
Licuefacción Terremoto: las sacudidas de los terremotos
pueden causar que los suelos se densifiquen y,
donde se saturan, la subsidencia resultante viene
acompañada de expulsión de agua y lodo hacia la
superficie del suelo.
Sacudidas provocadas por construcciones:
las sacudidas inducidas por grandes equipos
o por explosiones pueden ocasionar
densificación y subsidencia en los suelos.
Cargas: la construcción de infraestructuras
sobre suelos propensos a la licuefacción
tiende a incrementar los esfuerzos efectivos
del suelo y aumentar el potencial de
licuefacción.
Caidas de
rocas
Gravedad: los caidas de rocas se producen
generalmente a bajas velocidades, pero de forma
constante a lo largo del tiempo bajo la influencia
de la gravedad.
Intemperie: a medida que las fracturas en las
rocas se ensanchan con el tiempo, o a medida que
la erosión de las capas débiles subyacentes
socava las capas competentes, es común el
desplome de rocas.
Terremoto: los fuertes temblores de tierra
provocan un aumento de los esfuerzos de
aceleración horizontal y vertical, lo que puede
reducir la estabilidad hasta el punto de ruptura,
con el consiguiente desplazamiento de las rocas.
Precipitaciones o nieve derretida: la presencia de
agua en las fracturas de las rocas provoca un
aumento en la presión que acelera el
desplazamiento de las rocas.
Remoción de la vegetación u otras
alteraciones de la pendiente: en terrenos
escarpados, las rocas se encuentran apenas
equilibradas, de modo que cualquier leve
alteración puede ocasionar el
desplazamiento de rocas.
Sacudidas durante las construcciones: las
sacudidas inducidas por grandes equipos o
por explosiones podrían causar el
desplazamiento de las rocas.
Socavamiento de zonas inestables: los
desmontes para carreteras, la minería y la
excavación de material para la construcción
de plataformas niveladas en terrenos
escarpados pueden eliminar bloques
estabilizadores clave o socavar zonas
marginalmente estables, lo que daría lugar a
un desplazamiento de rocas.
Erosión Gravedad: por lo general, la erosión se produce a
bajas velocidades, pero de forma constante a lo
largo del tiempo por influencia de la gravedad.
Intemperie: a medida que la roca se desgasta con
el tiempo, las partículas del suelo quedan
susceptibles a procesos de erosión.
Terremoto: los fuertes temblores de tierra
provocan un aumento en los esfuerzos de
aceleración horizontal y vertical, lo que causaría
el desprendimiento de partículas.
Remoción de la vegetación u otras
alteraciones de la pendiente: incluso en
terrenos de pendiente poco pronunciada, los
suelos se encuentran delicadamente
equilibrados, de modo que cualquier leve
alteración puede ocasionar su
desplazamiento.
Sacudidas durante las construcciones: las
sacudidas inducidas por grandes equipos o
por explosiones podrían causar el
desprendimiento o desplazamiento del
suelo.
7. Precipitaciones o nieve derretida: el agua en
movimiento es el principal mecanismo de
desplazamiento de la tierra cuesta abajo.
Socavamiento de zonas inestables: los
desmontes para carreteras, la minería y la
excavación de material para la construcción
de plataformas niveladas en terrenos
escarpados podrían causar el
desprendimiento o desplazamiento del
suelo.
Prácticas de planificación y mitigación de peligros geológicos
En nuestro informe complementario, “Influencia de las minas en los peligros geológicos de la
región de Arequipa”, se llegó a la conclusión de que, en este entorno particular, los cambios en
los peligros inducidos por la minería son relativamente pequeños, pero el crecimiento
demográfico vinculado a la minería es el factor principal que propicia el aumento de los riesgos,
especialmente en las zonas con minas pequeñas. Recomendamos tres formas de mitigación:
evitar, prevenir y controlar los procesos. Al reconocer que estas iniciativas no siempre son
factibles (por ejemplo, los abanicos de detritos suponen un gran peligro de flujo de detritos, pero
es posible que las personas no tengan otras opciones para ubicar sus residencias, por lo que evitar
el flujo de detritos no es una opción viable), hemos delineado un conjunto de estrategias de
mitigación en la tabla 3 (para consultar una lista más completa y una explicación de los métodos
de mitigación, véase Turner and Schuster 1996; CGS 2008; Santi et al. 2011). Las opciones de
mitigación se seleccionaron de la siguiente manera: opciones que son viables económicamente
para la región, opciones que ya se han utilizado en algunos lugares, y opciones que se ajustan al
clima y a la disponibilidad de materiales de construcción para la zona. Se espera que se disponga
de diferentes opciones para las grandes zonas mineras, como los muros de contención para los
deslizamientos de tierra o el uso masivo de pernos de anclaje para evitar el desplome de rocas.
Tabla 3. Posibles estrategias de mitigación de los peligros geológicos en la región de Arequipa
Proceso Evitar Prevenir Control de procesos
Deslizamientos de tierra Prohibir los desarrollos en
zonas con deslizamientos
activos identificados o en
zonas identificadas como
vulnerables a futuros
deslizamientos.
Establecer zonas de
amortiguación,
especialmente por encima
y por debajo del
deslizamiento de tierra
donde estén prohibidos
los desarrollos.
Establecer sistemas de
alerta (alertas de umbrales
de precipitaciones,
educación, zonas seguras
de evacuación).
Excavar deslizamientos
de tierra poco profundos y
reemplazarlos con roca
angular.
Excavar material de la
cabecera del
deslizamiento para reducir
las fuerzas de tracción.
Construir un contrafuerte
de roca o suelo en el pie
de talud del deslizamiento
para aumentar la
estabilidad (con un
adecuado drenaje
interno).
Prevenir la infiltración de
agua encauzando las
aguas superficiales hacia
fuera de los
deslizamientos de tierra.
Drenar cualquier estanque
que se haya formado en el
deslizamiento de tierra y
asegurarse de que el agua
no se acumule allí en el
futuro.
Reducir el nivel freático
en un deslizamiento de
tierra con drenajes
subterráneos.
8. Flujo de detritos Prohibir el desarrollo de
obras en canales activos
dentro de los abanicos de
detritos.
Establecer sistemas de
alerta (alertas de umbrales
de precipitaciones,
educación, zonas seguras
de evacuación).
Preparar mapas de las
posibles zonas de flujo de
detritos y predecir los
volúmenes de los flujos
futuros.
Construir represas de
regulación a través de los
canales en los cañones
que producen flujos de
detritos. (Nota: esta
estrategia a menudo se
implementa de manera
inadecuada y podría
provocar la falla de la
represa y el aumento del
riesgo de flujo de detritos.
Se debe tener cuidado de
diseñar adecuadamente
las represas).
Canalizar los flujos en los
abanicos de detritos
profundizando los canales
existentes o construyendo
bermas o muros para
contener el flujo a través
del abanico.
Construir cuencas de
detritos (esencialmente
áreas de reservorios
vacíos detrás de las
represas de tierra) para
capturar los detritos antes
de que lleguen a las zonas
vulnerables.
Suelos colapsables Prohibir los desarrollos en
los abanicos de detritos.
Prehumedecimiento de los
suelos antes de realizar
construcciones para
reducir el potencial de
colapso del suelo.
Compactación dinámica o
excavación de suelos
susceptibles antes de
realizar construcciones.
Inundaciones Eliminación de pequeños
puentes antes de la
temporada de crecidas (ya
es práctica común en la
región).
Evitar las estructuras
permanentes en las
llanuras aluviales activas.
No es factible en este
contexto.
Construcción de bermas y
diques para dirigir el agua
de las inundaciones y
evitar su dispersión hacia
las tierras circundantes
(ya es práctica común en
la región).
Licuefacción Evitar las estructuras
permanentes en las zonas
de alto riesgo de
licuefacción.
No es factible. Tratamiento del terreno
(prehumedecimiento,
excavación y
recompactación,
compactación dinámica) o
diseño de fundaciones
(pilares profundos) para
reducir al mínimo los
efectos de la licuefacción
para las fundaciones
permanentes.
Caidas de rocas Establecer distancias
mínimas respecto de las
pendientes vulnerables (a
través del modelado
computarizado de
distancia de propagación
o transporte del
movimiento en masa).
Minimizar la perturbación
del suelo al desarrollar
minas e infraestructura
minera.
Identificar los posibles
bloques de desplome de
rocas y eliminar (raspado
o voladura) o estabilizar
(pernos, clavijas, eslingas
de cable, malla, concreto
proyectado).
Reducir la distancia de
propagación o transporte
que alcanzan las rocas al
desprenderse (zanjas de
captación, cortinas, vallas,
muros).
9. Erosión Establecer distancias
mínimas respecto de las
pendientes vulnerables
Minimizar la perturbación
del suelo al desarrollar
minas e infraestructura
minera.
Plantar vegetación para
reducir el movimiento del
suelo (solo es factible si
hay suficientes
precipitaciones).
Construir zanjas de
captación por debajo de
las laderas vulnerables.
Capturar y encaminar la
escorrentía por debajo de
las laderas vulnerables.
Santi et al. (2011) proporciona información detallada sobre la adecuación de los métodos de
mitigación para las comunidades con consideraciones económicas y culturales específicas. En lo
que respecta a los peligros identificados en esta región, las siguientes cuestiones son importantes:
• la mitigación puede estar a cargo de profesionales locales o líderes comunitarios que
podrían no ser especialistas en peligros y, por lo tanto, los diseños del tipo “lo que le
sirve a uno les sirve a todos” o sencillos tienen más probabilidad de implementarse
apropiadamente;
• la mitigación tendrá más éxito si se puede aplicar con finanzas limitadas y utilizando
técnicas y destrezas de construcción locales;
• los elementos mitigantes podrían ser vulnerables al vandalismo, hurto y apropiación
indebida de los recursos;
• puede haber rangos en la capacidad de mantener partes del sistema de mitigación; por lo
tanto, en algunas situaciones, los diseños del tipo “construya y olvide” o los diseños con
indicaciones obvias de cuándo es necesario el mantenimiento, podrían ser más exitosos;
• las comunidades de las montañas pudieran tener mayor conciencia de las crecidas de
agua que de los flujos de detritos y su experiencia en la mitigación de las crecidas de
agua pudiera aprovecharse, teniendo en cuenta que la mitigación de los flujos de detritos
tiene muchas diferencias, y que las medidas de mitigación deberían considerarse de
manera diferente, y
• los programas de mitigación deberían considerarse como sistemas que incorporen varios
elementos que mejorarán las posibilidades de éxito general en la reducción de los
peligros y los riesgos (en lugar de depender de un único elemento).
Adicionalmente, Santi prosigue señalando que el proceso de creación de confianza entre los
científicos externos y las comunidades locales es fundamental para el éxito de cualquier esfuerzo
de mitigación de peligros, y señalan que “los mejores resultados se obtienen cuando se da a los
habitantes todas las oportunidades para influir en sus prioridades de seguridad”.
Conclusión
La amplia gama de peligros geológicos presentes en la región requiere una respuesta compleja
para seleccionar los métodos adecuados de mitigación, con los que se reduzcan los factores
desencadenantes de los peligros y se proteja a la población local. Las tablas que se presentan en
este informe servirán para identificar los peligros y los posibles daños (tabla 1), los mecanismos
de desencadenamiento que son comunes en esta región para estos peligros específicos (tabla 2) y
posibles enfoques de mitigación que se ajusten a la práctica local, las consideraciones
económicas y los recursos de construcción disponibles en la comunidad (tabla 3).
10. Referencias
CGS. 2008. Guidelines for Evaluating and Mitigating Seismic Hazards in California. California
Geological Survey, Special Publication 117A.
Santi, P.M., K. Hewitt, D.F. VanDine y E.B. Cruz. 2011. “Debris-Flow Impact, Vulnerability,
and Response.” Natural Hazards 56 (1). https://doi.org/10.1007/s11069-010-9576-8.
Turner, A, and R Schuster, eds. 1996. Rockfall: Characterization and Control. Transportation
Research Board, National Research Council.
11. Parte 2 – Influencia de las minas en los peligros geológicos de la región de Arequipa
Informe al Consejo Universitario Noviembre del 2020
Autores: P. Santi P. Meza · P. Colque
Influencia de las minas en los peligros geológicos de la región de Arequipa
(en inglés: Influence of Mines on Geologic Hazards in the Arequipa Region)
Introducción
La región de Arequipa es vulnerable a un conjunto muy singular de peligros geológicos, que
dependen de la geología, el clima, el entorno tectónico y las condiciones de los migraciónes
poblacionales y de las industrias locales. En particular, la prevalencia de la minería en la región
plantea la importancia de las actividades mineras como factor contribuyente a los peligros
geológicos. En la región existen tanto grandes minas, administradas por empresas internacionales
y que dejan una importante huella en el medio ambiente, como minas artesanales y de pequeña
escala (MAPE) que, por lo general, producen muchas menos disturbios en el terreno, pero son
más numerosas.
El propósito de este informe es utilizar los mapas de peligros geológicos creados por el Centro
para Minería Sostenible a fin de evaluar los cambios en los peligros que puedan provocar tanto
las MAPE como las grandes minas. Este cambio se evaluará con un “Análisis de riesgos para
condiciones cambiantes”. Se trata de una rápida evaluación cualitativa de los parámetros
dominantes que influyen en el riesgo y los peligros más relacionados.
Buena parte del texto del presente informe se ha tomado del documento “Geologic Hazards of
the Ocoña River Valley and the Influence of Small-Scale Mining Activity (Riesgos geológicos
del valle del río Ocoña y la influencia de la actividad minera de pequeña escala)”, que se ha
presentado para su publicación en la revista Natural Hazards. Por lo tanto, este informe está
destinado únicamente al uso de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa (UNSA) y
su facultad, ya que los derechos de publicación y distribución externas serán cedidos a la revista.
En el artículo de esta publicación se presentan mapas completos de los peligros geológicos.
Área de estudio
La región de Arequipa se extiende desde los Andes en el este hasta la costa del Pacífico en el
oeste, con muchos tipos de rocas, procesos geológicos y características estructurales geológicas.
A los efectos de esta evaluación, nos concentraremos en una porción del valle del río Ocoña para
representar a las MAPE (consulte la figura 1, a continuación) y una porción del valle del río Chili
para medir los impactos de las grandes minas. En la geología en estas áreas dominan las tobas
volcánicas, y en ella predominan la arena y la grava de los sedimentos del valle. El clima es árido
y existe poca vegetación natural fuera de los valles de los ríos.
12. Figura 1. Mapa que muestra la ubicación de las zonas cartográficas del valle de Ocoña: Secocha, Alto Molino y San
Juan de Chorunga. Tenga en cuenta que los lugares de los pueblos y las zonas afectadas por las minas son diferentes.
Peligros geológicos para las pequeñas comunidades de la región de Arequipa
Aunque los peligros específicos a los que se enfrenta una comunidad dependen de muchos
factores, son varios los tipos principales que experimenta la mayoría de las comunidades, los
cuales se enumeran en la tabla siguiente. En la figura 2 se muestra un ejemplo de mapa de los
peligros de los caidas de rocas. Tenga en cuenta que no se evalúan varios de los peligros
relacionados con los terremotos, tales como fuertes temblores de tierra, ruptura de fallas y la
subsidencia sísmica, entre otros. Los peligros costeros no están presentes en las comunidades
evaluadas. También cabe la posibilidad de que haya otros peligros menos distribuidos que no se
incluyan, como los suelos expansivos, la canalización de los suelos erosivos y la subsidencia.
Peru
Peru Study Sites and Mining Areas
Ü
Legend
Ocona River Valley Site
Study Sites and Mining Areas
Alto Molino
San Juan de Chorunga
Secocha
Mining-Disturbed Areas
0 5 10
2.5
Kilometers
13. Tabla 1. Principales peligros geológicos en la región de Arequipa.
Descripción Cómo se reconoce Peligro
Deslizamiento de tierra: el
suelo pendiente se desliza
cuesta abajo debido a la
gravedad. Con frecuencia
se produce en suelos
arcillosos o en lechos de
roca débiles.
Grietas en la cima de la ladera,
terreno abultado y amontonado en
el pie de talud, crestas laterales y
grietas, lagunas de hundimiento y
más vegetación en el
deslizamiento de tierra, árboles y
estructuras inclinadas.
El movimiento puede fracturar carreteras,
casas y edificios. Si el movimiento es
rápido, los deslizamientos de tierra pueden
arrastrar a las personas y los edificios.
Flujo de detritos: flujos
húmedos y fangosos que se
desplazan por los cañones
y se extienden por las
bocas de los cañones.
Normalmente acarrea
cantos rodados y otros
detritos y se mueve a altas
velocidades.
Se producen en los cañones
laterales que conducen a los
principales cañones del río, se
crean abanicos con muchos cantos
rodados en la boca del cañón
lateral, a menudo tienen diques
con muchos cantos rodados que
flanquean el canal de transporte.
Los flujos de detritos arrasan con todo lo
que se encuentren a su paso y arrastran y
matan a personas y animales. Al
producirse y moverse con rapidez, a
menudo sorprenden a las comunidades que
se encuentran río abajo.
Suelos colapsables:
algunos suelos en climas
áridos, como los que se
encuentran en depósitos en
forma de abanico en las
bocas de los cañones,
pueden sufrir subsidencia o
colapsar muchos
centímetros cuando se
saturan.
Ocurre en suelos con mucho
cieno en abanicos aluviales o de
detritos y a veces en depósitos de
grano fino arrastrados por el
viento. La superficie del suelo
muestra grietas, especialmente
donde el agua satura el suelo,
como debajo de los aleros de las
edificaciones.
Provoca el agrietamiento de la edificación
y la ruptura de los sistemas subterráneos de
servicios o tuberías. Crea sumideros en la
superficie del suelo.
Inundación: las lluvias
fuertes o la nieve derretida
río arriba elevan el nivel
del agua de los ríos hasta el
punto de constituir un
peligro para los pueblos,
carreteras y operaciones
económicas cercanas,
como las granjas.
Los valles con grandes cauces de
agua son propensos a las
inundaciones y los grandes cantos
rodados presentes en el lecho de
los cauces o en las orillas son
indicio de grandes crecidas
ocurridas en el pasado. El suelo
circundante puede contener capas
de sedimentos geológicos
aluviales de grano fino, lo que a
menudo redunda en suelos
fértiles.
Puede producirse repentinamente y alcanza
velocidades altas y peligrosas. Las áreas
cercanas a los ríos pueden tener niveles de
agua elevados que arruinan las cosechas o
interrumpen el transporte o las operaciones
mineras.
Licuefacción: las capas de
arena poco profundas y
saturadas pueden asentarse
durante un terremoto, con
lo cual agrietan y
ocasionan daños a cosas
construida sobre ellas.
Puede producirse en lechos de
torrentes o bajo terrazas fluviales
poco profundas, generalmente
donde el agua subterránea se
encuentra a menos de 15 m de la
superficie. Las capas de arena
menos densas y geológicamente
Los edificios y las carreteras pudieran
sufrir graves grietas y la arena pudiera
llegar a borbotear en la superficie, con lo
que se crearían acumulaciones de material
que bloquearían las carreteras.
14. jóvenes son las más susceptibles.
La licuefacción reciente tiende a
presentar pequeños volcanes de
arena en la superficie,
generalmente de <1 m de altura y
1-4 m de diámetro.
Caidas de rocas: rocas de
asiento fracturadas,
procedentes de pendientes
empinadas que corren
cuesta abajo debido a la
gravedad.
Las zonas de caidas de rocas
pueden identificarse por la
acumulación de bloques en la
base de una pendiente, o dentro
de canalones en los flancos de una
colina. Las fuentes potenciales
suelen ser bloques de roca
fracturados y sueltos por encima
de pendientes pronunciadas.
El caidas de rocas se desplaza rápidamente
y aplasta lo que se encuentre a su paso.
Los deslizamientos de rocas pueden
producirse cuando grandes masas de roca
se deslizan por la ladera, las cuales pueden
enterrar por completo estructuras o
carreteras. Aunque los caidas de rocas
suelen producirse durante terremotos o
lluvias torrenciales, pueden producirse en
cualquier momento y son impredecibles.
Erosión: el suelo se socava
y desploma cuesta abajo
durante las lluvias.
El suelo desnudo o de vegetación
ligera en terrenos escarpados es
susceptible a la erosión, al igual
que las zonas en las que se ha
alterado la estructura del suelo o
la vegetación.
El suelo erosionado puede inundar las
carreteras y perturbar las actividades
económicas. La pérdida del suelo también
puede aumentar la propensión a los caidas
de rocas. El suelo puede obstruir el drenaje
y causar que la escorrentía de agua se
desborde e inunde otras áreas.
Análisis de los cambios en los riesgos de la minería
Comparamos los tiempos antes y después del desarrollo de la mina con un análisis de riesgo para
las condiciones cambiantes. Esto es diferente de una evaluación completa de los riesgos, que
trataría de identificar una lista exhaustiva de posibles peligros, poblaciones y vías vulnerables,
así como una evaluación de las consecuencias de posibles eventos adversos. En lugar de ello, nos
centramos en la breve lista de peligros geológicos identificados anteriormente, para juzgar
cualitativamente los posibles cambios que se produzcan tras el desarrollo de la mina sin una
evaluación completa de las trayectorias.
Los peligros se dividen en cuatro grupos: flujo de detritos y suelos colapsables (que se han
solapado en las áreas de abanico, pero no en los flancos confinados de los valles), inundaciones y
licuefacción (que se han solapado en la llanura aluvial activa y en las terrazas bajas, pero no en
las terrazas altas ni en los abanicos), la erosión y el caidas de rocas.
15. Figura 2. Ejemplo de mapa de peligrosidad de un caidas de rocas cerca de Congata (izquierda). Se elaboraron entre
seis y siete mapas de este tipo para las seis pueblos mapeadas dentro del marco del proyecto. La fotografía de la
derecha muestra el peligro de caidas de rocas por la escarpada pendiente y el canalón directamente encima de una de
las entradas de la mina en San Juan de Chorunga.
Los cambios en los peligros se evalúan para dos poblaciones: la primera es la de los trabajadores
en las inmediaciones de las minas y la segunda es la de los habitantes (muchos de los cuales son
trabajadores) en la comunidad circundante. En el valle de Ocoña, la comunidad circundante se
encuentra adyacente a las minas de Secocha y San Juan de Chorunga, pero está al otro lado del
río para el Alto Molino. La población de las inmediaciones tiene la intención de explorar los
cambios en los riesgos provocados por la construcción de instalaciones mineras y los cambios
conexos en la estabilidad de los materiales y la hidrología. La evaluación de la comunidad
circundante tiene por objeto explorar los cambios en los riesgos provocados por la afluencia de
habitantes en las nuevas zonas de asentamiento, y también evaluar los cambios en los riesgos
más alejados de la mina, donde el efecto de los procesos geológicos puede sentirse a cierta
distancia del lugar donde se modificaron originalmente.
El análisis se completa tanto para el peligro (tasa y magnitud del proceso geológico real) como
para la consecuencia (posibles impactos en la población, las estructuras comunitarias o la
infraestructura de la mina) con la matriz de valoración de la tabla 1. El riesgo general suele
evaluarse como la combinación de peligro y consecuencia. Sin embargo, para el análisis de
riesgos de condiciones cambiantes, evaluaremos los dos por separado.
16. Tabla 2. Matriz de valoración para el análisis de riesgos de las condiciones cambiantes.
Componente de riesgo Cambio de nivel bajo Cambio de nivel
moderado
Cambio de nivel alto
Peligro El proceso se ve
mínimamente afectado.
La tasa y la magnitud
siguen siendo casi las
mismas.
Se espera que el proceso
cambie, pero es probable
que el grado sea variable.
La frecuencia podría
aumentar, pero la
magnitud será comparable
a las condiciones
anteriores.
Las nuevas condiciones
aumentarán el proceso de
forma significativa hasta
que se restablezca el
equilibrio. Se espera que
el proceso sea más
frecuente y de mayor
magnitud.
Consecuencia Las poblaciones
originales no tienen una
exposición diferente. Las
nuevas poblaciones no
son inusualmente
vulnerables.
Es posible que las
poblaciones estén más
expuestas, aunque esta
situación se puede
controlar. La exposición
pudiera ser variable.
Se espera que el proceso
afecte a más personas y
cause un daño
significativo o un riesgo
para la vida.
A continuación, se presenta un resumen del análisis de riesgos para las cambiantes condiciones
en las cercanías de las minas pequeñas. Tenga en cuenta que esta evaluación solo se refiere a los
cambios en los peligros y no a la magnitud o importancia general de los mismos. Algunos
peligros pudieran ser muy altos antes del desarrollo de la mina, pero tendrán una baja expectativa
de cambios. Estos seguirán siendo altos después del desarrollo de la mina. A la inversa, algunos
peligros pudieran ser bajos antes del desarrollo, pero los cambios inducidos podrían aumentar los
peligros.
A continuación, se presenta un resumen del análisis de riesgos para las condiciones cambiantes
en las proximidades de las grandes minas. Al igual que en la evaluación anterior, esta solo se
refiere a los cambios en los peligros y no a la magnitud o importancia general de los mismos. Se
evalúan cualitativamente dos comunidades: Congata y Huayco, ambas en la vecindad general de
la mina de Cerro Verde, cerca de la ciudad de Arequipa, pero no directamente aguas abajo. Por
lo tanto, las diferencias de distancia e impactos entre la “vecindad inmediata” y la “comunidad
circundante” son generalmente mucho mayores que en el caso de las minas pequeñas.
17. Tabla 3. Análisis de riesgo para las condiciones cambiantes en las cercanías de las minas pequeñas. Los cambios de
intensidad baja, moderada y alta se definen en la tabla 2. Las abreviaturas de las pueblos son “S” de Secocha, “SJ”
de San Juan de Chorunga y “AM” de Alto Molino.
Proceso
geológico
Vecindad
inmediata
Comunidad de los
alrededores
Notas
Flujos de
detritos y
suelos
colapsables
Cambio con
poco peligro
Cambio con poco
peligro
El proceso depende de la hidrología aguas arriba
y del suministro de sedimentos, que no se altera
con el desarrollo de la mina
Cambio con
consecuencias de
bajo nivel
Cambio con
consecuencias de alto
nivel
S y SJ han crecido principalmente sobre un
abanico de detritos, por lo que la exposición a los
flujos de detritos se incrementa sustancialmente.
El crecimiento en AM está en una terraza de río
más elevada, por lo que no se espera que la
comunidad se vea fuertemente afectada por los
flujos de detritos.
Inundación y
licuefacción
Cambio con
poco peligro
Cambio con poco
peligro
El proceso depende de la hidrología de la cuenca,
la cual no se altera con el desarrollo de la mina.
Cambio con
consecuencias de
bajo nivel
Cambio con
consecuencias
moderadas
El aumento del tráfico a través del río (entre la
comunidad y la mina para AM, y entre la
comunidad y la carretera principal del valle para
S y SJ) implica mayor exposición. Como se trata
de un peligro anual común, es posible que los
habitantes recién llegados de otras zonas no estén
muy conscientes del peligro o de cómo trabajar
con seguridad en torno a este.
Erosión
Cambio con
peligro
moderado
Cambio con poco
peligro
Las entradas de las minas pudieran incidir en la
erosión en las inmediaciones, pero se espera que
los efectos se disipen rápidamente con la
distancia.
Cambio con
consecuencias de
bajo nivel
Cambio con
consecuencias de bajo
nivel
Con una cubierta de suelo delgada, se espera que
las consecuencias sean mínimas.
Caidas de
rocas
Cambio con
mucho peligro
Cambio con poco
peligro
Las entradas de las minas pudieran desestabilizar
los bloques de rocas de la localidad.
Cambio con
consecuencias de
alto nivel
Cambio con
consecuencias
moderadas
Exposición potencialmente alta para los
trabajadores de la mina, y exposición moderada
para la comunidad circundante, según la distancia
de propagación o transporte que alcance el
material al desplazarse. (para S y SJ. AM tendría
pocos cambios porque está alejada de la mina).
18. Tabla 4. Análisis de riesgo para las condiciones cambiantes en las cercanías de las grandes minas. Los cambios de
baja, moderada y alta intensidad se definen en la tabla 2.
Proceso
geológico
Vecindad
inmediata
Comunidad de los
alrededores
Notas
Flujos de
detritos y
suelos
colapsables
Cambio con
peligro
moderado
Cambio con poco
peligro
El proceso depende de la hidrología aguas arriba
y del suministro de sedimentos, que puede
alterarse con el desarrollo de la mina.
Cambio con
consecuencias
moderadas
Cambio con
consecuencias de bajo
nivel
Es posible que las instalaciones de las minas
estén situadas en vías de flujo de detritos. Las
comunidades no se ven directamente afectadas
desde el punto de vista hidrológico.
Inundación y
licuefacción
Cambio con
poco peligro
Cambio con poco
peligro
El proceso depende de la hidrología de la cuenca,
que puede alterarse con el desarrollo de la mina.
Cambio con
consecuencias
moderadas
Cambio con
consecuencias de bajo
nivel
Las instalaciones mineras pudieran estar situadas
en zonas sujetas a inundaciones y licuefacción o a
un aumento de la escorrentía durante las lluvias.
Ambas comunidades están construidas en terrazas
o abanicos sobre la típica zona de inundación.
Erosión
Cambio con
peligro
moderado
Cambio con poco
peligro
Las instalaciones mineras pudieran incidir en la
erosión en las inmediaciones, pero se espera que
los efectos se disipen rápidamente con la
distancia.
Cambio con
consecuencias de
bajo nivel
Cambio con
consecuencias de bajo
nivel
Con una cubierta de suelo delgada, se espera que
las consecuencias sean mínimas.
Caidas de
rocas
Cambio con
mucho peligro
Cambio con poco
peligro
Las entradas de las minas pudieran desestabilizar
los bloques de rocas de la localidad.
Cambio con
consecuencia de
alto nivel
Cambio con
consecuencias de bajo
nivel
Exposición potencialmente alta para los
trabajadores de la mina, que por lo general se
mitiga en las grandes minas.
Debate y conclusiones
En cuanto a las MAPE en los sitios evaluados, en el análisis de riesgos se llega a la conclusión de
que, debido a la falta de vegetación en las laderas de las montañas, las operaciones mineras no
tienen un efecto tan fuerte sobre los peligros como se ha indicado en la literatura técnica previa.
En las inmediaciones de las minas y en las zonas cercanas a la zona de acumulación de material
desprendido, pudiera aumentar el peligro de los caidas de rocas y sus consecuencias. Los riesgos
de erosión también podrían cambiar en estas áreas, pero con menos impacto. Por su parte, el
aumento de la población y la consiguiente infraestructura de los asentamientos se ven limitados
por las fuertes pendientes y las inundaciones recurrentes en los valles, por lo que los habitantes
se ven obligados a vivir en zonas de abanicos y terrazas, que son el único terreno que queda con
pendientes suaves. Las áreas de los abanicos han aumentado sustancialmente los riesgos de los
flujos de detritos y los suelos colapsables, y han aumentado moderadamente los riesgos de los
caidas de rocas. Esto se debe en gran medida a una mayor exposición (consecuencias) provocada
por el aumento de la población y no al aumento en los niveles de peligro, ya que no se prevé que
el desarrollo de las minas modifique sustancialmente la frecuencia o la magnitud de los peligros.
El crecimiento demográfico también podría dar lugar a un cierto aumento en los riesgos de
inundación debido a la mayor exposición causada por el incremento en el tránsito de viajeros.
19. En general, llegamos a la conclusión de que, en este entorno particular, los cambios inducidos
por las MAPE son relativamente pequeños, en tanto que el crecimiento demográfico asociado a
la minería es el principal impulsor del aumento de los riesgos. Para el valle del río Ocoña,
recomendamos tres formas de mitigación: evitar, prevenir y controlar los procesos. Al reconocer
que estas no siempre son factibles (por ejemplo, los abanicos de detritos representan un gran
peligro de flujo de detritos, pero es posible que las personas no tengan otras opciones para ubicar
sus residencias, por lo que evitar el riesgo de flojo de detritos no es una opción viable), hemos
delineado un conjunto de estrategias de mitigación en la tabla 5 (para una lista más completa y
una explicación de los métodos de mitigación, véase el informe complementario “Factores
desencadenantes y prácticas de gestión de los riesgos geológicos en la región de Arequipa”, así
como Turner and Schuster 1996; CGS 2008; Santi et al. 2011).
En el caso de las dos comunidades evaluadas en la vecindad general de una gran mina,
concluimos que las propias comunidades experimentarán cambios relativamente pequeños en los
niveles de peligro o consecuencias. La población se ha ido expandiendo hacia zonas que están
sujetas a peligros, pero esta expansión no ha sido necesariamente impulsada por la minería. En
las proximidades de las grandes minas existe la posibilidad de que se produzcan mayores
impactos que en el caso de las minas pequeñas, ya que la escala de las operaciones crea una
mayor huella de impacto. Por lo general, se hace más hincapié en la mitigación de los peligros en
el caso de las minas más grandes, de modo que se puedan gestionar los cambios en los peligros y
consecuencias. Las posibles estrategias de mitigación descritas anteriormente también pueden
aplicarse en las proximidades de minas de gran tamaño.
20. Tabla 5. Posibles estrategias de mitigación de los peligros geológicos en el Valle de Ocoña.
Proceso Evitar Prevenir Control de procesos
Flujos de detritos y suelos
colapsables
Prohibir el desarrollo de
obras en canales activos
dentro de los abanicos de
detritos.
Establecer sistemas de
alerta (alertas de umbrales
de precipitaciones,
educación, zonas de
evacuación seguras).
Prehumedecimiento de los
suelos antes de realizar
construcciones para
reducir el potencial de
colapso del suelo.
Canalizar los flujos en los
abanicos de detritos
profundizando los canales
existentes o construyendo
bermas o muros para
contener el flujo a través
del abanico.
Inundación y licuefacción Eliminación de pequeños
puentes antes de la
temporada de crecidas (ya
es práctica común en la
región).
Evitar las estructuras
permanentes en las
llanuras aluviales activas
o en las zonas de alto
peligro de licuefacción.
No es factible en este
contexto.
Tratamiento de la tierra
(prehumedecimiento,
excavación y
recompactación,
compactación dinámica) o
diseño de fundaciones
(pilares profundos) para
reducir al mínimo los
efectos de la licuefacción
para las fundaciones
permanentes.
Erosión Establecer distancias
mínimas respecto de las
pendientes vulnerables.
Minimizar la perturbación
del suelo al desarrollar
minas e infraestructura
minera.
No es factible en este
contexto.
Construir zanjas de
captación por debajo de
las laderas vulnerables.
Capturar y encaminar la
escorrentía por debajo de
las laderas vulnerables.
Caidas de rocas Establecer distancias
mínimas respecto de las
pendientes vulnerables
(modelado de la distancia
de propagación o
transporte del movimiento
en masa).
Minimizar la perturbación
del suelo al desarrollar
minas e infraestructura
minera.
Identificar los posibles
bloques de caidas de rocas
y eliminar (raspado o
voladura) o estabilizar
(pernos, clavijas, eslingas
de cable, malla, concreto
proyectado).
Reducir la distancia de
propagación o transporte
que alcanzan las rocas al
desprenderse (zanjas de
captación, cortinas, vallas,
muros).
21. Parte 3 - Geologic hazards of the Ocoña river valley, Peru and the influence of small-scale
mining
Paper publicado en la revista scientifica “Natural Hazards”
23. Natural Hazards
1 3
impact the landscape and the geomorphic processes that relate to hazards. While large
scale mining impacts large areas of land, there is also political and community pressure,
as well as financial resources, to mitigate changes. We recognize that there may be une-
ven response to these pressures, but there has been substantial attention devoted to mine-
community-environment interactions (e.g., Luis and Salzmann 2018; Shao 2019; Bell and
Donnelly 2006; Peila and Oggeri 2003). On the other hand, much less attention has been
devoted to Artisanal and Small-Scale Mining (ASM), which may have smaller footprints,
but can be larger in number, with fewer resources available to mitigate impacts, resulting
in potentially strong effects on geologic hazards. The goal of this research is to explore
these effects using qualitative and semi-quantitative methods, in the Ocoña River Valley
in southern Peru that is subject to several geologic hazards and also home to many ASM
operations.
The Ocoña River Valley extends over 150 km from the Pacific coast to its headwaters
in the Andes Mountains (Figs. 1 and 2). Typically 500 to 1500 m wide and 1500 m deep,
the region is characterized by a broad, flat alluvial valley flanked by sheer rocky cliffs
devoid of vegetation (Fig. 3). The climate of the majority of the valley is arid, typically
receiving less than 100 mm of precipitation annually, but with substantial river flow in
the springtime from rainfall and snowmelt in the headwaters region of the watershed at
elevations exceeding 5000 m (Senamhi 2020). The resulting physiography of the valley
is dominated by braided stream deposits, alluvial terraces, debris fans, and talus slope
(Laharie 1985; Palacios 1995, 2000). This combination of factors results in debris flow
Fig. 1 Ocoña River Valley and communities included in this study. White box indicates area investigated
for this research, shown in detail on Fig. 2. (Image from Google Earth)
24. Natural Hazards
1 3
hazards within longer side canyons and across the debris/alluvial fans at canyon mouths.
Collapsible, or hydrocompactive, soils accumulate on the fans as well (these are rapidly
deposited sediments with a loose, honeycomb-type structure that are weakly cemented
with a silt binder. Upon saturation, the silt dissolves, and the soil structure collapses
as it densifies, resulting in settlement of the overlying ground (White and Greenman
2008)). Substantial soil erosion and rockfall processes are active on steep valley walls,
with hazards extending varying runout distances from the base of the slopes. The center
of the valley is subject to flooding, and there is widespread construction of rocky berms
(Fig. 4) to confine water flow and to protect agricultural land. Alluvial deposits in areas
with shallow ground water are also vulnerable to earthquake-induced liquefaction (CGS
2008).
The historic population of the valley has been focused on farming within the flood-
plain and lower terraces, with small communities of dozens of people. Local resi-
dents also have crawfish (camarones) trapping operations in the Ocoña River. Over the
last ~ 15 years, however, the population has swelled dramatically as small gold mining
operations have developed (Malone et al., 2021). Because of the geography of the valley,
these new residents often live in areas that are vulnerable to geologic hazards (Fig. 5).
Furthermore, mine infrastructure and waste materials can exacerbate geologic hazards,
or trigger or change the frequency of some hazards. Previous research has shown the
impacts of mining on geologic hazards (e.g., Luis and Salzmann 2018; Shao 2019; Bell
4
12
14/15
15
Fig. 2 Location map showing the Ocoña River Valley within Peru, as well as the locations of the three
communities and their mining-disturbed areas. River flow direction is to the south. Numbers indicate loca-
tions of photographs in later figures in this paper (number shown is the figure number) (image from Google
Earth)
25. Natural Hazards
1 3
and Donnelly 2006; Peila and Oggeri 2003), so there is an implicit assumption that min-
ing has negative impacts on the safety of the community.
The changes in the Ocoña River valley pose the opportunity to explore three research
questions:
Fig. 3 Typical view of the Ocoña
River Valley. Braided stream
carrying dominantly gravel and
sand is seen on the far side of the
valley, with irrigated farmland on
the near side of the valley. The
community in the foreground
(Ceniceros, shown on Fig. 1) is a
typical size for a location without
any mining activity. Far moun-
tain slopes are completely devoid
of vegetation. For scale, the
valley is approximately 650 m
wide, and the mountain plateau is
1200 m above the valley
Fig. 4 Flood control berms near
Alto Molino, looking west from
the town location shown on
Fig. 2. Berms are typically con-
structed from bulldozed bedload
deposits into long levees. The
berm in the foreground shows
typical gradation of materials
and irregular size and height. The
berm in the middle of photograph
flanks the active river channel
and is more carefully graded and
faced with large stone as riprap
26. Natural Hazards
1 3
(1) How do hazards and risks increase from mining activity? While the implicit assump-
tion has been that mining will increase hazards and risks, we hypothesize that in this
valley the changes are minimal, because the mine footprints are small and because most
mining-induced changes are normally associated with vegetation loss and hydrology
alterations that are not significant in this arid climate.
(2) How does unplanned urban development affect risks? The large influx of population
(Fig. 4) is typically migration of miners from outside of the region who may not have
an awareness of the geologic hazards common to this valley. They live in communities
close to the mines that are vulnerable to specific geologic hazards.
(3) How do landforms restrict development and thereby increase risks? The steep valley
walls are uninhabitable, as are the braided stream floodplains. This leaves terraces and
fans as the only land available for development, concentrating the new population in
risky areas.
We will address these questions by summarizing previous research to identify the
range of hazards in the valley, followed by aerial photograph and field mapping of
hazard locations and levels. We will then complete a risk analysis of changing condi-
tions (Risk–Risk analysis) to identify hazard and risk differences after mine develop-
ment and community expansion. This sort of rapid risk analysis has not been applied
for geologic hazards, and we hope to demonstrate its value as a tool to quickly iden-
tify critical hazards for specific situations. Mining also introduces many environmental
hazards from freshly exposed metallic ores, uncontrolled release of processing chemi-
cals, and leaching and erosion of tailings and waste rock. These environmental hazards
will not be addressed here, as our evaluation will be restricted to geologic hazards.
Furthermore, general seismic hazards, other than liquefaction, will not be included as
it is difficult to subdivide levels of many shaking-related hazards at the scale of our
mapping areas.
1 Km
N
Fig. 5 Changes in the Secocha community from 2004 to 2016, with potential changes in geologic hazards
noted (images from Google Earth, location of Secocha shown on Figs. 1 and 2): (1) mining activities uphill
of community and agricultural development downhill (erosion and rockfall exposure); (2) road development
without adequate grading (landslide impacts); (3) community development on an active debris fan (debris
flow impacts), and; (4) agricultural development leading to river confinement (flooding impacts)
27. Natural Hazards
1 3
2 Background
2.1 Topography and Geology
A regional slope map (Fig. 6), shows gradients exceeding 45º above the valleys, but indi-
cates a flat floodplain with gradients less than 5º in the valley itself. The geology of the val-
ley contains a complex mixture of Precambrian metamorphic rocks (gneiss, migmatite, and
schist), Jurassic and Cretaceous sedimentary rocks (quartzitic sandstone, sandstone, and
limestone), and Cretaceous andesitic intrusive rocks (Palacios et al., 1995).
The geomorphological units of the area are shown in Fig. 7, with three principal units
dominating the mine sites:
Aa-T—alluvial/debris fan.
Pfa-r—alluvial/fluvial plain.
Leb-d—dissected lower escarpments.
Near Secocha, the main channel of the braided portion of the Ocoña River is 200 to
300 m wide, and the active current channel is between 20 and 40 m wide. Deposits are
dominantly loose gravelly sand. The alluvial plains are extensive and are used as cultiva-
tion lands, with widths between 500 and 800 m. At some locations, there are two terrace
levels. Based on field observations, alluvial plains are comprised of sand, gravel, and small
cobbles in a silty clay matrix. The alluvial fan is a conical form extending from a confined
gully northwest of the settlement of Secocha to the main Ocoña River valley (see Fig. 5).
Fig. 6 Slope map of the Ocoña River Valley (categories given in degrees). Black boxes indicate Secocha
area (lower left), Alto Molino area (central), and San Juan de Chorunga (upper right)
28. Natural Hazards
1 3
In the Alto Molino and San Juan de Chorunga Zones (Figs. 8 and 9), the second-
ary braided stream channel of the San Juan de Chorunga ranges in width from 100 and
300 m and is dominated by sand, gravel, and rock fragments. Alluvial plains are similar
to those in the Secocha area, and colluvial cones of angular rock cobbles and boulders
accumulate at the base of slopes.
Fig. 7 Geomorphological map of the Ocoña River Valley. All three study areas contain Pfa-r (alluvial /
fluvial plain) and Leb-d (dissected lower escarpments) units, and Secocha also contains a Aa-T (alluvial /
debris fan) unit (GRA-ARMA, 2018)
1 Km
N
Fig. 8 Alto Molino mine area (town location shown on Figs. 1 and 2). Left image shows the town location
in the center of the image, the braided Ocoña River running top to bottom in the left center, with the actual
mine operations immediately to the left of the river (image from Google Earth). The right image shows the
town layout looking north
29. Natural Hazards
1 3
2.2 Climate
The local climate has strong implications for the geologic setting and geologic haz-
ards. Figure 10 summarizes recent annual rainfall totals in the area, showing two dis-
tinct meteorological zones, the arid zone and the Andean Zone (Fig. 1, also showing
weather station town locations). These zones are defined in Beck et al. (2018), where
the Andean Zone falls under the Köppen-Geiger term “Polar, tundra.” The arid zone
includes two coastal towns (Camana and Atico) and a valley town that is expected to
have very similar weather to our study area in the Ocoña Valley (Caraveli, located in
an adjacent valley at a similar distance from both the coast and the Andes Mountains).
The Andean Zone is semi-arid mountains and is represented by two towns (Yanaquihua
and Cotahuasi). The arid zone typically receives between a few mm of rainfall in a dry
year (e.g., 2010) and ~ 100 mm in a wet year (e.g., 2012). The Andean Zone receives
much more precipitation, ranging from ~ 150 mm in a dry year (2010) to ~ 450 mm in a
wet year (2012). Most of this precipitation, at least for this watershed, occurs during the
1 Km
N
Fig. 9 San Juan de Chorunga mine area (town location shown on Figs. 1 and 2). Left image shows the
town location in the center right of the image, the braided San Juan de Chorunga River running right to left
across the lower half, with the mine operations in the upper left portion of the town (image from Google
Earth). The right image shows the town layout looking west
Fig. 10 Climatic information for the Ocoña region (town locations shown on Fig. 1). Bars show mm rainfall
per year. Caraveli station is most similar to our study area, located in an adjacent valley. Note the higher
levels of precipitation at higher elevations (Yanaquihua at 3130 m asl and Cotahuasi at 2683 m asl) (SEN-
AMHI, 2020)
30. Natural Hazards
1 3
months of January – April corresponding to the southern hemisphere summer and fall
seasons (Senamhi 2020).
This system, with a local arid climate but a much wetter upstream climate, results in
streamflow with distinct seasonality (Fig. 11). The measured flow at Ocoña (located on
Fig. 1), on the coast and 50 km downstream, ranges from~20–80
m3
/s during the dry sea-
son, and~200–800 m3
/s during the wet season (Santana 2018). This creates a strong sea-
sonal flood every year during the January to April time frame.
2.3 Typical Mine Impacts on Landscape
In contrast to large industrialized mining operations, the small mines in the Ocoña Valley,
like much of the mining in rural Peru, have a different infrastructure and results in different
changes to the landscape. While these mines are legal, they are not all “formalized,” which
would subject them to more oversight and regulation on safety and environmental impacts
(Verbrugge Besmanos, 2016). Figure 12 shows the Secocha mining area, immediately
up-canyon of the town, between location numbers 1 and 2 in Fig. 5. This is a typical mine
layout, with landscape modifications including access roads, waste rock dumps at mine
entries (gray fans in the center of the image), and small buildings for mine operations. The
area is unvegetated, so mining does not change the land cover. As a result of mine develop-
ment, landscape changes include modified potential for and exposure to rockfall, debris
slides, erosion, and canyon flooding processes including debris flows and water floods.
3 Methods
3.1 Field and Aerial Photography Mapping
Prior to field mapping, preliminary inventory mapping was conducted through literature
for known geohazards across the sites (Sabino-Rojas et al., 2017; Luque Poma and Rosado
Seminario 2014; Vargas, et al., 2006; Keefer et al., 2003) and examination of historical
imagery using Google Earth. During this process, several debris flows zones and debris
fans were identified, on the basis of fan morphology connected to side canyons feeding in
the Ocoña Valley. Suspected collapsible soils were located coincident with debris fans, as
suggested by White and Greenman (2008). Areas vulnerable to flooding were identified as
the limits of the shifting path of the Ocoña River across the valley. Rockfall and hillslope
Fig. 11 Historical flows measured at the Ocoña Hydrometric Station (Santana, 2018)
31. Natural Hazards
1 3
erosion were suspected along the slopes of the valley through identification of talus slopes
and gullies, respectively, but field verification was necessary to confirm this. Areas suscep-
tible to liquefaction were anticipated as sandy deposits with a shallow water table, recog-
nizing that these areas are difficult to identify remotely as the percentage of sand plays a
vital role and is important to establish with field observation.
Field work was completed in July 2019, with inventory maps developed to verify loca-
tions of previously suspected and unidentifiable geohazards, followed by the creation of
geologic hazard maps across all the sites. Hazards were zoned using the decision criteria
summarized in Table 1.
Debris flows source areas and deposits were identified during the preliminary inventory
mapping phase and verified and expanded during the field mapping. Colluvium in debris
fans deposited by debris flows was identified as areas with high hazard level for collapsible
soil.
Rockfall was divided into separate source and runout zone maps, which relied on a
high-resolution digital terrain model (DTM, with 5 m × 5 m resolution data from Digital
Globe) to create slope angle data for the study area. Rockfall source maps indicate areas
with potential for rock release from slopes and accumulation at the base of slopes, mainly
from rockfall with little travel beyond the base of slopes. Criteria for high, moderate, and
low hazard categories for rockfall source are based on parameters used in Fanos and Prad-
han (2019), Saroglou (2019), Shirzadi et al. (2012), Santi et al. (2009), Maerz et al. (2005),
Vandewater et al. (2005), Andrew (1994), and Pierson and Van Vickle (1993). Rockfall
Fig. 12 Mine located up-canyon
from the town of Secocha (“min-
ing disturbed area” on Fig. 2).
Access roads are for ore haulage
to extraction plants located off-
site. Note gray waste rock cones
below each mine entry (image
from Google Earth)
0.25 Km
N
34. Natural Hazards
1 3
runout maps indicate areas beyond rockfall source zones where rock is expected to travel
some distance from the base of slopes. Criteria for hazard categories for rockfall runout
are based on Copons et al. (2009), Stock et al. (2012), and supported by field observations.
Hillslope erosion hazards were dependent on the characteristics of the gullies along the
slopes of the valley, which reflect the intensity of erosion (Valentin et al., 2005). Google
Earth imagery was used to quantify the density of gullies across 500-horizontal meter sec-
tions of the valley slopes.
The criteria in Table 1 indicate that the level of flooding hazard is dependent on the
floodplain level and characteristics. The highest hazard level is comprised of the area
immediately within the active river channel. Moderate to low hazard levels are identified
by vegetated areas above the lower floodplain which indicate the presence of water, as well
as terraces above the lower floodplain. High liquefaction hazards are associated with flood-
plain alluvial material, whereas debris flow colluvium and terrace alluvium have a moder-
ate hazard level (CGS 2008).
Following the data acquisition and inventory mapping, the data were prepared for use in
a GIS platform. This was done by creating hazard level polygons in Google Earth accord-
ing to the decision criteria above, then saved as KMZ files for use in ArcMap from ESRI’s
ArcGIS software. Next, polygons were converted to layers and feature classes in ArcMap.
3.2 Risk–risk analysis for changing conditions
We compare pre- and post-mine development time frames with a Risk–Risk analysis. This
procedure, described in Viscusi (2014) and typically used in health and societal risks, is a
method to evaluate the change in risk with a change in conditions. This is different from a
full risk assessment (following, for example Jakob et al. (2013) or Dai et al. (2002)), which
would seek to identify a comprehensive list of potential hazards, vulnerable populations,
and a consequence assessment of potential adverse events. Instead, we focus on the short
list of geologic hazards identified earlier, and qualitatively judge the potential changes fol-
lowing mine development without a full assessment of pathways. This sort of rapid risk
analysis that focuses on changing conditions is not common in technical literature (see, for
example, the types of risk assessment approaches identified in Glade et al., 2012), and we
hope to show its value as a tool to quickly identify critical hazards for specific situations.
Hazards are divided into four groups: debris flow and collapsible soils (which have over-
lap in the fan areas but not in the confined side valleys), flooding and liquefaction (which
have overlap in the active floodplain and lower terraces, but not on the higher terraces or
fans), erosion, and rockfall.
Hazard changes are assessed for two populations: the first is for workers in the immedi-
ate vicinity of the mines, and the second is for residents (many of whom are workers) in the
surrounding community. The surrounding community is adjacent to the mine for Secocha
and San Juan de Chorunga, but it is across the river for Alto Molino. The population in the
immediate vicinity is intended to explore risk changes due to construction of mine facili-
ties and the related changes in stability of materials and hydrology. The evaluation of the
surrounding community is intended to explore risk changes due to influx of residents into
new settlement areas, and also to evaluate risk changes more distant from the mine, where
the effect of geologic processes may be felt some distance from where they are originally
modified. Population changes are identified on the basis of the changing footprint of urban
and mine development using Google Earth imagery, because of the inaccuracy of popula-
tion counts as a representation of community size.
35. Natural Hazards
1 3
The analysis is completed for both hazard (rate and magnitude of the actual geologic
process) and consequence (potential impacts to people, community structures, or mine
infrastructure, evaluated as changing exposure to hazards) using the criteria on Table 2.
Overall risk is typically evaluated as the combination of hazard and consequence, but for a
Risk–Risk analysis we will only evaluate the two separately.
Finally, it is important to note that the Risk–Risk analysis relied on hazard maps that we
prepared after mining had been initiated. These were compared to pre-mining hazard lev-
els using 2004 Google Earth imagery for Secocha and Alto Molino. However, pre-mining
imagery for San Juan de Chorunga was of poor resolution, so pre-mining hazard levels for
that community were estimated from nearby areas not affected by mine development or
mine-related population settlement. This relied on field observations of mine areas and the
surrounding terrain.
4 Results
The mapping process resulted in 21 distinct maps, but due to the proximity of the study
sites to each other, these maps were combined, resulting in seven maps (one for each geo-
hazard). Figure 13 displays each map within the composite study area, of the Ocoña River
Valley. Within the study area, only the populated community and a buffer approximately
1 km upstream and downstream was mapped, so uncategorized areas are either outside of
this buffer or were considered very low hazard.
The photographs in Figs. 14 and 15 are examples of the observations used in the
Risk–Risk analysis. For instance, Fig. 14 shows massive waste rock fans at the Alto Molino
mine (erosion hazard), as well as access roads (rockfall and erosion changes from ter-
rain unaffected by mines on either edge of the image. Figure 15 shows the entries for the
Alto Molino and San Juan de Chorunga mines, where potential rockfall wedges have been
removed, but overhanging rock has higher hazard potential that surrounding terrain.
A summary of the Risk–Risk analysis for changing conditions is shown in Table 3.
Note that this evaluation is only for changes in hazards and not for overall magnitude or
importance of hazards. For example, some hazards may be very high before mine develop-
ment, but will have low expected changes. These will remain high after mine development.
Conversely, some hazards may be low before development, but the induced changes could
result in an increased hazard.
5 Discussion
The geohazard mapping identifies areas throughout the Ocoña River Valley that are at risk
for different hazards. The geohazards can be divided into four groups: debris flow and col-
lapsible soils (which have overlap in the fan areas but not in the confined side valleys),
rockfall, flooding and liquefaction (which have overlap in the active floodplain and lower
terraces, but not on the higher terraces or fans), and erosion. There is overlap between
debris flows and collapsible soils because the geomorphologic characteristics of collaps-
ible soils involve colluvium and alluvium, and for this study area, colluvium is produced
by debris flows. There is also overlap between rockfall source and hazard zones, as the
source indicates areas where the process of rockfall begins, and the hazard zones represent
the talus slopes and the deposition of the rockfall material. The process of hillslope erosion
coincides with rockfall, as the eroded gullies provide chutes for the rockfall material to
traverse down the slope.
37. Natural Hazards
1 3
According to the maps in Fig. 13, areas in the vicinity of mines experience significant
hazards, independent of mining activities. This includes the locations of the townsites of
Secocha and San Juan de Chorunga, as the mining occurs up-slope from them. The geo-
hazards that most affect these areas include debris flows, collapsible soils, rockfall, and,
Fig. 13 Maps of the different geohazards within the Ocoña River Valley. The geohazards for each map are
as follows: a Debris Flow, b Collapsible Soil, c Rockfall Source, d Rockfall Runout, e Flooding, f Liquefac-
tion, and g Hillslope Erosion
38. Natural Hazards
1 3
to a lesser extent, hillslope erosion. The highest flooding and liquefaction hazards occur
within the braided, bare areas around the river, with moderate and low hazards occasion-
ally extending to the vegetated agricultural areas and residential areas, respectively.
These results are comparable to those from a previous regional study at 1:50,000 scale
(Luque Poma and Rosado Seminario 2014), who used the number of identified “processes”
(which we interpret as individually-mapped locations of occurrence) to show the proportion
of major hazards: 31% debris flows, 31% rockfalls and rock avalanches, 12% hillside soil ero-
sion, 10% landslides, 7% fluvial flooding and erosion, 3% other hazards. Note that their study
included coastal and mountainous regions, in addition to broad river valleys like the Ocoña, so
their hazard proportions would be expected to be slightly different. They do not identify haz-
ards caused by mining operations, but they do note recent community expansion into areas of
debris flow, rockfall, and flooding hazards.
Fig. 14 Alto Molino mine area,
with waste rock fans and access
roads that have increased rockfall
and erosion hazards
Fig. 15 Entries for the Alto Molino (left) and San Juan de Chorunga (right) mines. Note that rock removed
from potential wedges failures above the entries has resulted in a new free surface for wedge failures that
did not exist before mining. Historic erosion and rockfall chutes lie directly above the entries and demon-
strate new consequence impacts as miners are now in the path of hazards
40. Natural Hazards
1 3
When developing the decision criteria for the maps, there are potential sources of error
since they are subjective in nature. The decision criteria for the flooding hazard has the most
potential error, as the characteristics for delineating the floodplain are based on a static sys-
tem that does not account for changes in the river or its flow characteristics. This also creates
inherent error in mapping liquefaction hazards, which also depend on floodplain delineation.
The Risk–Risk analysis concludes that because of the lack of vegetation on mountain
slopes, mining operations do not have as strong an effect on hazards as indicated in prior
technical literature (Luis and Salzmann 2018; Shao 2019; Bell and Donnelly 2006; Peila
and Oggeri 2003). In the immediate vicinity of the mines and in the nearby rockfall runout
zones, rockfall hazards and consequences may be increased. Erosion hazards may also change
in these areas, but with smaller impacts (“moderate” rather than “high” hazard change). On
the other hand, increased population and associated settlement infrastructure is constrained
by steep slopes and regularly-flooded valleys, so residents are forced to live in fan and terrace
areas, which are the only remaining gently-sloping ground. Increasing population could lead
to some increase in flooding risks because of increased exposure with more travel traffic. The
fan areas have substantially increased risks from debris flows and collapsible soils, and moder-
ately increased risks from rockfall. For the most part, the increased risk is because of increased
exposure (accounted for under “consequences” in Table 3) rather than increased hazard levels,
since mine development is not expected to substantially change hazard frequency or magni-
tude. In this environment, mine development may loosen rock and soil around opening, and
add unstable material in the form of waste rock, but there is essentially no vegetation removal
or change in surface water runoff or decreased lag time between rainfall and runoff.
Overall, we conclude that in this particular environment, mining-induced hazard changes
are relatively small, but population growth associated with mining is the primary driver of
increased risk. For the Ocoña River Valley, we recommend three forms of mitigation: avoid-
ance, prevention, and process controls. Recognizing that these are not always feasible (e.g.,
debris fans pose high debris flow hazards, but people may not have any other options for loca-
tions of residences, therefore avoidance of debris flow hazards is not a viable option), we have
outlined a set of mitigation strategies in Table 4 (for a more complete list and explanation of
mitigation methods, see Turner and Schuster 1996; CGS 2008; Santi et al. 2011). These miti-
gation strategies expand on those suggested by (Luque Poma and Rosado Seminario 2014),
who also recommend avoidance, channelization and berm containment of debris flows, and
prohibiting rock cuts above roads and houses.
The results of this study are expected to apply to other arid climate river valleys with sig-
nificant ASM operations, most notably the Yauca, Camana, Quilca, and Tambo basins in
southern Peru and additional areas in northern Peru, northern Chile, and western Bolivia.
The Risk–Risk analysis is a rapid tool to identify highly vulnerable areas and prioritize more
detailed studies. The process could be quantified through measurement of land areas exposed
to varying levels of different types of hazards.
6 Conclusions
The hazards of the Ocoña River Valley strongly reflect the topography and climate. Rockfall
and erosion dominate the steep and barren valley walls and the nearby valley floor. Debris flow
hazards are concentrated in side canyons, and debris flow fan deposits result in collapsible
(hydrocompactive) soils. Flooding occurs regularly in the stream valleys during winter run-
off events from mountainous areas upstream (Senamhi 2020), but in the braided sedimentary
42. Natural Hazards
1 3
environment, the hazard shifts annually as active stream channels shift. Sand-rich sediments in
these valleys pose earthquake liquefaction hazards where ground water is shallow.
The Risk–Risk analysis concluded that the arid climate and lack of vegetation mini-
mized the changes in hazards due to mining operations. This observation helps answer the
posed research questions: (1) How do geologic hazards and risks increase from mining
activity? (2) How does unplanned urban development affect risks? (3) How do landforms
restrict development and thereby increase risks?
Regarding question (1), mining operations generally only affect rockfall hazards, mostly
in the immediate vicinity of the mines and in the nearby runout zones. Erosion is also
increased, but the hazard posed by erosion is small.
For the questions (2) and (3), the consequence portion of the Risk–Risk analysis addresses
changing populations and urban development. In this valley, increased population and associ-
ated settlement infrastructure is constrained by steep slopes and regularly-flooded valleys, so
residents have no option but to live in fan and terrace areas. These areas have substantial risks
from debris flows and collapsible soils, and moderate risks from flooding and rockfall. So,
while mining operations may have limited effects on hazards, the increasing population associ-
ated with mining has substantial exposure to hazards, reflecting the geomorphic constraints on
living space.
Funding Funding for this project was provided by the Center for Mining Sustainability, a joint venture
between the Universidad Nacional San Agustin (Arequipa, Peru) and Colorado School of Mines (USA). We
are grateful for field work assistance from Aaron Malone, Kyle Radach, Lee Zamalloa from the Colorado
School of Mines, and Jorge Enriquez and Manuel Figueroa from UNSA.
Availability of data and material All project data are available freely from the authors.
Declaration
Conflicts of interest The authors declare that they have no conflict of interest.
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